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Power-scaling of ultrafast thin-disk laser oscillators for intra-oscillator high harmonic generation
Get PDF, Doctorat, Université de Neuchâtel, Institut de physiqueCette thèse se décompose en deux parties. Dans un premier temps, elle décrit le développement d’un laser à disque fin (TDL) à haute efficacité optique, capable de générer des impulsions de plus de 100 MW de puissance de crête et de durées inférieures à 100 fs. La deuxième partie présente le développement d’une source XUV cohérente basée sur la génération d’harmoniques d’ordre élevé (HHG) produites directement à l’intérieure de la cavité d’un laser à haute puissance de crête. Ce système compact d’un seul étage permet la génération d’impulsions XUV ultracourtes, à des taux de répétions de plusieurs mégahertz.
Capable de délivrer des impulsions optiques ultracourtes à hautes puissances de crêtes, le TDL est une source compacte et prometteuse pour générer des interactions non-linéaires à des taux de répétition de l’ordre du mégahertz. Le TDL décrit dans cette thèse se base sur un cristal Yb:YAG et utilise le procéder de blocage de mode par lentille de Kerr (KLM) pour générer des impulsions de moins de 100 fs. Il fonctionne dans le régime de forte automodulation de phase (SPM) où la largeur spectrale des impulsions excède considérablement celle de la bande d’émission du cristal Yb:YAG. Opéré dans une première configuration, ce laser est capable de générer des impulsions de 27 fs. Cela représente la durée d’impulsion la plus courte jamais atteinte par un TDL. D’autre part, dans une seconde configuration on mesure jusqu’à 102 MW de puissance de crête avec 52 fs de durée d’impulsion. Il constitue ainsi la première source laser femtoseconde capable de dépasser les 100 MW de puissance de crête. Ces résultats démontrent que les TDLs fonctionnant avec un fort taux de SPM peuvent générer efficacement des impulsions ultrabrèves dont la largeur spectrale dépasse celle du matériau Yb:YAG d’un facteur supérieur à deux. En outre, ces résultats soulignent le fait que le matériau à gain Yb:YAG, fortement présent dans l’industrie, reste actuellement le meilleur choix pour obtenir des impulsions courtes à hautes puissances de crête à partir de TDLs. Cette affirmation est également valable dans le régime de durée d’impulsion inférieure à 100 fs, où l’Yb:YAG dépasse de loin les performances obtenues par les oscillateurs TDL basés sur des matériaux de gain à plus large bande. La configuration permettant d’atteindre 102 MW de puissance de crête est prometteuse pour la compression temporelle des impulsions en sortie de laser. Il est potentiellement possible de compresser les 52 fs de durée d’impulsion jusqu’à ∼7 fs en focalisant la sortie du laser dans une seule cellule de compression multi-passe remplie de gaz. Ces impulsions ainsi compressées se rapprochent d’un cycle optique et devraient permettre d’obtenir un contraste supérieur aux systèmes nécessitant plusieurs étapes de compression. Par conséquent, ce système constitue une source optique très attractive pour les applications attosecondes à des taux de répétition de l’ordre du mégahertz.
La source XUV décrite dans la deuxième partie est capable de générer des impulsions cohérentes dans l’ultraviolet extrême à des taux de répétition de l’ordre du mégahertz (MHz-HHG). Basé sur la génération d’harmoniques d’ordre élevé directement à l’intérieur de la cavité laser, ce système mono étage à l’avantage d’être plus simple et plus compact que la plupart des autres sources XUV. Le fait de produire la HHG directement à l’intérieur de la cavité où le faisceau est le plus focalisé permet de bénéficier de puissances et intensités de crête bien supérieures à celles disponibles en sortie du laser. Le développement d’une source MHz-HHG intra-oscillateur présente deux défis principaux. D’une part, l’optimisation de la cavité pour maximiser la puissance de crête intra-cavité, d’autre part, le développement du mécanisme permettant d’extraire les impulsions XUV de manière efficace sur une large bande spectrale. La puissance de crête maximale atteinte à l’intérieure de la cavité est de 2 GW avec une durée d’impulsion de 51 fs. Il s’agit de la puissance de crête intra-cavité la plus élevée de tous les oscillateurs laser femtoseconde. Deux mécanismes permettant l’extraction de la lumière XUV de manière efficaces et large bande sont présentés. Une première approche se base sur l’utilisation d’une plaque à incidence rasante (GIP) revêtue de couches minces optique. La deuxième technique se base sur l’utilisation d’un miroir percé. La GIP développée au cours de cette thèse et mise en oeuvre pour la première fois à l’intérieur d’une cavité, présente une réflectivité XUV de plus de 25% dans la gamme d’énergie de photon de 10 à 60 eV. L’amélioration des performances intra-cavité combinée avec l’utilisation de cette GIP a permis l’augmentation de la puissance XUV extraite de plus de quatre ordres de grandeur et l’augmentation de l’énergie de photon d’un facteur deux, en comparaison avec d’autres systèmes de HHG intra-oscillateur. En utilisant un gaz d’argon, le flux XUV hors cavité contenu dans l’harmonique d’énergie 37 eV atteint 1.3 μW. Ce résultat s’approche pour la première fois des niveaux de puissance XUV des meilleures sources MHz- HHG, à savoir celles utilisant des résonnateurs optiques passifs femtoseconde (fsEC), opérant à des énergies de photon comparables. Dans la partie suivante, on présente les résultats relatifs à l’extraction de la lumière XUV à l’aide d’un miroir percé, utilisés pour la première fois dans un oscillateur KLM TDL. Le miroir percé permet une extraction XUV efficace avec une gamme spectrale non limité, même à plus hautes énergies de photon. L’utilisation des miroirs pervicés dans les sources HHG intra-oscillateurs a permis d’atteindre une puissance de crête intra-cavité considérablement accrue. Avec une puissance de crête de 1.2 GW et une puissance moyenne de 1.1 kW, le système est désormais capable de générer des harmoniques dans le néon, atteignant des énergies de photon de 71 eV. En combinant la puissance de crête intra-cavité de 2 GW, précédemment démontrée, avec le miroir percé, cette source MHz-HHG intra-oscillateur devrait permettre de produire des photons jusqu’à des énergies atteignant 100 eV. De telles sources XUV cohérentes et compactes capables d’atteindre 100 eV, sont très attractives pour l’imagerie par diffraction cohérente et trouvent de nombreuses applications, notamment pour l’inspection optique dans l’industrie des semi-conducteurs.
Abstract
This thesis describes (i) the development of an efficient, high peak-power, sub- 100-fs thin-disk laser (TDL) oscillator; and (ii) the development of a single-stage, megahertz-repetition-rate, coherent extreme-ultraviolet (XUV) light source based on high harmonic generation (HHG) inside an ultrafast TDL oscillator.
The short-pulse-duration high-peak-power TDL oscillator is an attractive single-stage source for driving nonlinear interactions at megahertz repetition rates. The developed Kerr lens mode-locked (KLM) Yb:YAG TDL oscillator operates in the regime of strong intra-cavity self-phase modulation (SPM). It delivers not only in an extreme configuration of 27 fs the shortest pulses of any ultrafast TDL oscillator, but also presents with 102 MW peak-power at 52 fs pulse duration the first more than 100-MW peak-power ultrafast laser oscillator. The achieved results show that TDL oscillators operating with strong intra-cavity SPM can generate efficiently short pulses with an optical bandwidth exceeding the available Yb:YAG gain bandwidth by a factor of more than two. Furthermore, the results show that the industry-standard Yb:YAG gain material is currently still the best choice for reaching shortest pulses and highest peak powers from TDL oscillators. This statement also holds in the sub-100-fs pulse duration regime, where Yb:YAG by far exceeds the performance achieved by TDL oscillators based on more broadband gain materials. The output of the 102-MW peak-power 52-fs TDL oscillator is well-suited for consecutive temporal pulse compression and a ∼7 fs pulse duration is expected to be reached within a single gas-filled multi-pass compression cell. The close to single-cycle compressed pulses should feature a superior pulse contrast in comparison to systems requiring several consecutive compression stages. This makes this source highly attractive for attosecond applications at megahertz repetition rates.
The developed single-stage intra-oscillator HHG source generates coherent XUV light at megahertz repetition rates (MHz-HHG) and features compared to other MHz-HHG approaches a considerably reduced system complexity. The presented system utilizes the intra-oscillator enhancement available inside a mode-locked laser oscillator for driving HHG directly inside a tight intra-cavity focus. The two major challenges of building an intra-oscillator MHz-HHG source are intra-cavity peak-power scaling of the driving laser and finding efficient and broadband intra-cavity XUV out-coupling mechanisms. The achieved 2 GW of intra-cavity peak power within a 51-fs KLM Yb:YAG TDL oscillator represents the highest intra-cavity peak-power of any ultrafast laser oscillator. Additionally, two broadband and efficient intra-oscillator XUV out-coupling approaches, i.e., a coated grazing-incidence plate (GIP) and a pierced mirror will be discussed. The during this thesis developed and for the first time intracavity- implemented coated GIP features more than 25% of XUV reflectivity in the photon energy range from 10 to 60 eV. In combination with an improved driving intra-oscillator performance, this allowed to scale the out-coupled XUV average power from intra-oscillator HHG sources by more than four orders of magnitude while simultaneously more than doubling the out-coupled photon energy. The out-coupled XUV flux of 1.3 μW in a single harmonic at 37 eV from argon approaches for the first time the state-of-the-art XUV power levels of femtosecond enhancement cavity (fsEC) MHz-HHG sources operating at comparable photon energies. Preliminary results for the first successful outcoupling of intra-oscillator generated high harmonics from a KLM TDL by a pierced mirror will be presented. A pierced mirror enables efficient and spectrally not-limited XUV out-coupling towards high photon energies. Replacing the infrared-transmissive XUV out-couplers of previous intra-oscillator HHG systems by a pierced mirror has allowed reaching a significantly increased intracavity peak power. The to 1.2 GW increased peak-power, 1.1 kW average-power system has enabled HHG in neon with photon energies up to 71 eV. A combination of the demonstrated 2 GW intra-cavity peak-power TDL with the pierced mirror XUV out-coupling should soon enable a 100-eV intra-oscillator MHz- HHG source. Single-stage 100-eV coherent-XUV sources are highly attractive for coherent diffraction imaging and find broad applications especially in the semiconductor industry for optical inspection
Entre patrimoine culturel et génie civil : L’intégration de l’archéologie au sein de la construction des routes nationales (1958-2012), l’exemple de la Suisse occidentale
No full textUniNE, FLSH, Institut d'archéologie, soutenue le 27 octobre 2023De 1958 à 2012, la mise en œuvre d’un programme pionnier d’opérations de sauvetage dans le cadre de la construction du réseau autoroutier nationale a entrainé un développement important de l’archéologie en Suisse. L’organisation de ces opérations a eu un impact significatif dans la définition progressive des cadres pratiques et réflexifs de l’archéologie préventive dans le pays. La thèse qui va suivre vise à analyser l’émergence de l’archéologie préventive en Suisse au travers de l’intégration graduelle des opérations scientifiques au sein des projets de génie civil. Cette approche inédite nous permet de comprendre comment s’est opérée la mise en place de l’archéologie préventive dans un pays décentralisé. Elle nous offre également une déconstruction analytique de la nature de l’archéologie préventive et met en lumière ses liens très forts avec les politiques actuelles du territoire. Ces constatations permettent alors ensuite de proposer de nouvelles approches théoriques l’archéologie du territoire.From 1958 to 2012, the implementation of a pioneering program of rescue operations as part of the construction of the national motorway network led to a significant development of archaeology in Switzerland. The organisation of these operations had a major impact on the gradual definition of the practical and reflexive frameworks of preventive archaeology in the country. This following thesis aim to analyse the emergence of preventive archaeology in Switzerland as it results from the progressive integration of scientific operations within civil engineering projects. This novel approach enables us to understand how preventive archaeology has emerged in a decentralized country. It also provides us with an analytical deconstruction on the nature of preventive archaeology and highlights its strong links with current territorial policies. These statements enable us to propose new theoretical approaches to territorial archaeology
L’attestation de l’aide sociale comme (unique) preuve de l’indigence
Get PDFRésumé et analyse, Tribunal fédéral – 4A_333/2022, Ire Cour de droit civil, Arrêt du 9 novembre 202
Empêcher la domination. La construction de l’horizontalité à la Grève du Climat
Get PDFUniversité de Neuchâtel, Institut d'ethnologie. Mémoire de master en sciences sociales - pilier anthropologie - Soutenu le 30 mai 2023Ce mémoire propose une approche ethnographique du fonctionnement de la Grève du Climat. Il se focalise sur le groupe cantonal neuchâtelois, mais permet des généralisations valables pour l’entier du mouvement. Basé sur un terrain immersif, sur des entretiens et sur l’expérience militante de l’auteur, il se concentre sur la démocratie interne. Il propose des descriptions de pratiques concrètes (allant de la modération des réunions aux emblématiques gestes des mains en passant par l’écriture de procès-verbaux) et leur analyse sous l’angle de l’horizontalité et de l’empêchement de la domination au sens wébérien de « chance pour un ordre de rencontrer une docilité » [Weber 1995 : 95].
Cette horizontalité est créée, renforcée et alimentée par le recours à des processus et moments formels, notamment des réunions fréquentes qui voient le déploiement d’un registre horizontal-formaliste par les activistes afin de faciliter la participation du plus grand nombre et la prise en compte de l’avis d’un maximum de personnes, tout en s’inscrivant dans une approche souple et modulable. Elle s’incarne également dans le militantisme quotidien, y compris au travers de l’usage d’outils électroniques participatifs, et même dans des espaces informels non-militants.
Ce travail propose d’abord une conceptualisation de l’horizontalité. Suivent la conception de la démocratie au sein du mouvement ; la description et l’analyse des pratiques et outils permettant d’empêcher une domination et de faciliter la participation effective du plus grand nombre ; l’évocation de l’activité intense déployée par les activistes, des effets délétères de celle-ci et des moyens mis en œuvre pour prévenir l’épuisement ; l’importance de la transparence et de la transmission des savoirs et savoir-faire ; la généralisation d’une culture de discussion dépassant les moments formels ; la structuration de la Grève du Climat ; et l’insertion du mouvement dans un cadre plus large.This master thesis offers an ethnographic approach to the functioning of the Climate Strike. It focuses on the Neuchâtel cantonal group, but allows for generalizations that are valid for the movement as a whole. Based on immersive fieldwork, interviews and the author's own activist experience, it focuses on internal democracy. It offers descriptions of concrete practices (from the moderation of meetings to emblematic hand gestures and the writing of minutes) and analyses them under the angle of horizontality and the prevention of domination in the Weberian sense of "the likelihood for an order to meet docility" [Weber 1995: 95].
This horizontality is created, reinforced and nurtured by the use of formal processes and moments, notably frequent meetings, in which activists deploy a horizontal-formalist register in order to facilitate the participation of as many people as possible and the consideration of as many opinions as possible, while at the same time adopting a flexible and adaptable approach. It is also embodied in everyday activism, including through the use of participatory electronic tools, and even in informal non-militant spaces.
This paper begins with a conceptualization of horizontality. This is followed by a conceptualization of democracy within the movement; a description and analysis of the practices and tools used to prevent domination and facilitate effective participation by as many people as possible; and a discussion of the intense activity of activists, its deleterious effects and the means used to prevent exhaustion; the importance of transparency and the transmission of knowledge and skills; the generalization of a culture of discussion that goes beyond formal moments; the structuration of the Climate Strike; and the integration of the movement into a wider framework
La collaboration, enjeu d’une réforme de politique cantonale du vieillissement
Get PDFConfronté au changement démographique, le canton de Neuchâtel (Suisse) lance en 2012 une réforme socio-sanitaire visant à développer les possibilités de vieillissement à domicile. Accompagnée d’une reconfiguration importante du réseau de soins, d’aide et d’accompagnement des personnes âgées, cette réforme requiert la collaboration entre personnes et institutions impliquées. Mais en quoi consiste exactement cette collaboration, sur quels objets porte-t-elle et quelles sont les conditions qui la favorisent ? Abordant ces questions du point de vue de la psychologie socioculturelle et autres approches apparentées, nous mettons l’accent sur le travail d’articulation nécessaire à la cohérence des activités des personnes et institutions impliquées dans le réseau, et sur les tensions qui s’exercent entre ces activités. Nous examinons les conditions qui permettent à ces tensions de renforcer le pouvoir d’agir des diverses intervenantes. Nous présentons une étude de terrain qui, recourant à une méthodologie compréhensive (entretiens, observations et recherche documentaire), suit la mise en œuvre de cette réforme. Après avoir décrit l’hétérogénéité du réseau mis en place, nous rapportons une série d’exemples qui illustrent certaines tensions entre activités et pointent quelques obstacles au travail d’articulation. En conclusion, nous soulignons l’importance de développer les conditions qui favorisent le travail d’articulation et permettent à chaque personne impliquée de faire face aux aléas du travail et d’élargir son pouvoir d’agir. C’est dire que le travail d’articulation contribue au fonctionnement du réseau et, plus largement, à la mise en place de la réforme, et ceci au même titre que le développement de nouvelles structures et institutions
Entre innovation et résistances: la garantie des droits fondamentaux dans l'Etat fédéral
No full textEgalité femmes hommes : discrimination à l’embauche, degré de preuve : commentaire de l’arrêt du Tribunal fédéral 8C_719/2021
Get PDFTribunal fédéral – 8C_719/2021, Ire Cour de droit social, Arrêt du 4 octobre 202
L’outil numérique Pygmalion et ses cartes interactives : visualiser les verbes modaux dans la classe
Get PDFThis contribution showcases the free digital tool Pygmalion and its application to the learning/teaching of English modals in both a synchronic and a diachronic perspective. This recently developed tool allows users to draw interactive maps of meanings, constructions and semantic relationships without requiring computer skills. While Pygmalion was originally designed to draw diachronic maps of single words (or of etymologically related words), I show how it is possible to draw synchronic maps as well as contrastive maps. After having presented the main features of the tool, I show how Pygmalion can be used to create a synchronic and a diachronic map to compare the modals “can” and “may”, illustrating the procedure step by step. Thanks to its user-friendly design, Pygmalion can be used by teachers, pupils, students not only in a classroom context, but also for autonomous learning.Cette contribution présente l’outil numérique gratuit Pygmalion et son application à la didactique des modaux anglais dans une perspective à la fois synchronique et diachronique. Cet outil récemment développé permet de dessiner des cartes interactives des sens, des constructions et des relations sémantiques sans nécessiter de connaissances informatiques. Alors que Pygmalion a été conçu à l’origine pour dessiner des cartes diachroniques d’un mot (ou de mots étymologiquement apparentés), je montre qu’il est également possible de dessiner des cartes synchroniques et/ou contrastives. Après avoir présenté ses fonctionnalités principales, je montre comment Pygmalion peut être utilisé pour créer une carte synchronique et une carte diachronique pour comparer les modaux « can » et « may », en illustrant la procédure étape par étape. Grâce à sa conception intuitive, Pygmalion peut être utilisé par les enseignants, les élèves, les étudiants non seulement dans le contexte de la classe, mais aussi pour l’apprentissage en autonomie.tru
